第七章 真空热处理设备2017.ppt

第七章 真空热处理设备 第一节 真空热处理特点 P105 第三节 外热式真空热处理炉 第四节 内热式真空热处理炉 第五节 真空热处理电热元件材料 第六节 离子氮化炉 * 南京工程学院材料教研室 （2学时） 真空热处理特点： 优点：1)不氧化、不脱碳，热处理后可保持表面光亮和原有光泽，通常可不加工；2)热处理变形小；3)对工件有脱脂、脱气作用。 缺点：1)工件加热速度慢(仅靠辐射传热)；2)加热均匀性较差(仅靠辐射传热)；3)真空下金属元素易蒸发；4）设备一次性投资大。 基本概念 真空：低于一个大气压的空间。 真空度：真空状态下气体稀薄程度。 真空热处理炉的真空度大多在103-10-4Pa范围，真空度在105-102Pa范围称为低真空，在102-10-1Pa范围称为中真空，在10-1-10-5Pa范围称为高真空，低于10-5称为超高真空。 第二节 真空系统P105 思考题： 1.真空热处理有哪些优点和缺点？ 2.为什么真空热处理炉加热速度慢、加热均匀性差？ 3.真空热处理炉的真空度大多在什么范围？ 4.根据真空度，将真空区域划分为低真空、中真空、高真空和超高真空，目前热处理用的真空炉真空度范围在：A)101～102Pa；B)102～103Pa；C)10-2～10-3Pa ；D)103～10-5Pa 真空系统构成 真空系统:真空容器、真空泵、真空伐、连接件及真空测量仪表等。 真空泵：旋片油封式机械泵(简称旋片泵)、滑伐油封式机械泵(简称滑伐泵)、油增压泵、油扩散泵等。 油扩散泵与其它泵组成真空机组才可获得高真空度。 思考题：1.真空热处理炉的真空系统由哪些部件组成？2.常见的真空泵有哪些？ 5.真空加热特点是什么?(防止氧化脱碳作用；真空脱气作用；脱脂作用和真空下元素蒸发作用。)为减少合金元素蒸发可采取的有效措施是什么?(将炉内先抽至较高的真空度，随即充入高纯氩气或氮气，使炉内压力维持在200-26.6Pa下加热。) 6.简述真空热处理特点。(防止氧化、脱碳，可进行成品热处理；脱气、脱脂，表面光亮，防止氢脆，提高产品质量；淬火变形小、节省材料和加工工序；能耗少，无污染、无公害。但一次性投资大。) 定义：工件在真空罐内，加热元件和耐火材料等在真空罐外的真空热处理炉。 应用：适用于合金退火、真空除气和真空渗金属等。 特点：优点：1)结构简单，制造容易，造价低，操作维护方便；2)密封容易，抽气量小，易达到要求真空度；3) 不存在真空放电问题(因为电热元件在罐外) ；4)工件加热质量高，生产安全可靠。 缺点：1)热惰性大，加热速度慢，生产周期长；2)受炉罐高温强度限制，炉子尺寸小，最高使用温度≤1100℃；3)合金钢或耐热钢炉罐价格昂贵，不易加工。 思考题： 1.什么是外热式真空热处理炉？ 2.外热式真空热处理炉有哪些工程应用？ 3.外热式真空热处理炉有哪些优点？ 定义：工件及加热装置等均在真空容器内的真空热处理炉。 特点： 优点：1)没有炉罐(电热元件和工件均在真空容器内)；2)可制造大型高温真空炉(因不存在炉罐高温强度限制问题)；3)加热和冷却速度快，生产效率高。 缺点：1)炉内结构复杂，电器绝缘性要求高；2)炉内容积大，各种构件表面吸附大量气体，需配备大功率抽气系统；3)考虑真空放电和电器绝缘性，需配备低压大电流供电系统。 分类 按外形和结构分立式、卧式、单室、双室和三室等； 按冷却方式分自冷、负压气冷、负压油冷和加压气冷(2×105Pa)、高压气冷(5×105Pa)及超高压气冷(20×105Pa)等； 按热处理工艺分为淬火炉和回火炉等。 思考题： 1.什么是内热式真空热处理炉？ 2.内热式真空热处理炉有哪些优点？ 3.内热式真空热处理炉有哪些缺点？ 4.按冷却方式不同，真空热处理炉分为哪几种？ 真空气体淬火炉操作流程 负压油冷真空热处理炉操作流程： 镍铬及铁铬铝合金:1000℃以下、真空度不超过1.33×10-1-1.33×10-2Pa范围的真空炉。 钼、钨、钽纯金属:使用温度受合金挥发限制，长期加热会使晶粒粗化而变脆。 石墨电热元件:热膨胀系数小，耐热冲击性能好，高温机械性能好，易于加工，价格便宜。 炉衬材料： 外热式真空炉炉衬与箱式电阻炉一样； 内热式真空炉炉衬采用隔热屏或保温炉衬，1100℃以下隔热屏材料常用不锈钢板，1100℃以上采用高熔点金属、石墨或陶瓷等。隔热屏一般5-6层，金属屏厚度0.3-1mm，石墨屏厚5-10mm。 思考题 1.适宜于制作真空热处理炉的电热元件是：A）碳化硅；B）二硅化钼；C）石墨带；D）铁铬铝 2.在真空炉中主要的传热方式为：A)辐射；B)对流；C)传导；D)辐射+对流 3.一种热膨